铝合金门 铆钉

文章目录：

1、铝合金无铆钉自冲铆接仿真研究(二）2、铝合金激光焊接最新技术有哪些？3、Huck铆钉在铝合金车身上的应用

铝合金无铆钉自冲铆接仿真研究(二）

1.3有限元模型网格划分

在HyperMesh软件中对无铆钉铆接板料和模具的有限元几何模型进行网格划分。为避免计算过程中出现沙漏在保证计算效率的同时在变形较大的板料区域处应尽量细化网格。本文中为更好地体现出上下板料镶入量和上板料颈部厚度的变形情况选择在板料厚度方向划分7个单元。将模具定义为刚体材料，可以不对模具定义材料属性和划分网格。最后定义的全局网格尺寸是0.3mm,在板材主要变形区即接头成形区域网格尺寸是0.15mm,最后得到上板料网格数量为419408个，下板料单元数量为419121个。得到的划分网格后的模型如图2所示。

1.4初始条件设置

LS-DYNA求解器定义将模型中所有部件的接触，包括凸模和上板料的接触、上板料和压边圈的接触、上下板料间的接触以及下板料与凹模之间的接触均设置为单面自动接触，本摩擦条件采用罚函数法，通过实验测得铝合金上下板料之间摩擦系数为0.41,铝合金与模具之间摩擦系数为0.35。

凹模的位置固定，定义为刚性全约束，通过修改刚性体材料

关键字*MAT- RIGID对刚体施加全约束，即将关键字中的参数CON1与CON2均设为7。凸模为刚体，只能沿Y轴方向移动，通过在凸模上定义冲头的位移载荷，来完成无铆钉铆接冲压过程，求解时间步0.001，压边圈为均匀载荷，载荷设定为25KN。通过设置体积粘性系数实现沙漏变形的抑制，实现沙漏能在总能量中所占的比例不能超过10%。

1.5成形模拟结果分析

根据冲头的随时间运动的过程对数值模拟结果进行分析。得到无铆钉铆接成形过程中板材随时间的变形情况如下图3所示。

铆接初始成形阶段主要发生的变形是板料的弹性变形,在该阶段凸模下行,上下板料在凸凹模作用下开始发生塑性变形,板料晶格被压缩,如图3-a所示。铆接成形阶段主要是随着凸模向凹模继续运动,金属板料在凸模强制位移作用下流向凹模直至板料填满凹模底部,并且随着板料的塑性流动,上下板料之间形成自锁接头,如图3(b~d)所示。在保压阶段是为了减少板料成形后的回弹,这对接头质量影响很大,如图3e所示。在接头成形后的凸模退模阶段,借助凸模拔模角,使得凸模能够顺利退出。

2 压边力对对铆接接头冲压回弹的影响

在所述接头成形仿真模拟过程中设定的压边力大小为均匀载荷35KN,通过分析计算,对应得到的最大的回弹量为0.31mm, 其应变云图如图4所示

另外设置四组压边力的值分别为15KN、20KN、25KN、30KN。得到不同压边力下应变云图如下图5。

压边力为15KN时对应的最大回弹量为2.92mm,压边力为20KN时对应的最大回弹量为1.63mm,压边力为25KN时对应的最大回弹量为0.90mm,压边力为30KN时对应的最大回弹量为0.42mm。由此分析可知随压边力的增大,最大回弹量呈逐渐递减趋势。

3 压边力对无铆钉铆接接头力学性能的影响

对无铆钉铆接接头力学特性进行分析计算,通过接头上板料参考点的约束反力来衡量接头所能抵抗的最大轴向载荷。无铆钉铆接接头的力学分析模型如图6所示。对接头的下端进行固定约束,在接头上端施加均匀拉伸载荷直至接头失效,判定不同压边力下对应的无铆钉铆接接头所能承受的最大拉伸力。

对不同压边力下的无铆钉铆接成形接头进行拉伸力学性能分析,得到对应压边力下铆接接头所能承受的最大拉伸力如表3所示。

2.3疲劳分析结果

经过疲劳分析后,得到以下分析结果,如安全系数分布图与寿命分布图。

由图11可知,甲烷化反应器器壁与入口接管连接处的安全系数出现了最小值,而在入口接管连接处还有接管与封头的连接处以及耳座与器壁的连接处都存在小于1的情况,这是结构的不连续性导致应力集中造成的,这些区域称之为不安全区。

由图12可知,本次疲劳分析所选择的最大循环次数为106次,甲烷化反应的大部分形状规则部分满足设定的循环次数;但是在甲烷化反应器器壁与入口接管处出现了最小循环次数2.2020×104次,仅为最大循环次数的百分之二,说明最易发生疲劳破坏的位置就在此处,该部位的最小循环次数就是设备的寿命。

3总结

本文运用 ANSYS对受交变载荷的甲烷化反应器进行热-力耦合分析,先进行热分析得到了受沿轴向变化的温度载荷的温度场分布图。分析结果得出,反应器下端温度变化快且在混合气入口处出现的温差不连续现象,是导致出现热应力的原因之一，在热-力耦合的基础上对设备进行疲劳分析,得到了设备的寿命。对设备的安全生产和检测提供可靠地依据和指导。

参考文献

[1]赵亮,陈允捷,国外甲烷化技术发展现状[J].2012,31:176-178.

[2]余国琮,化工容器及设备[M].北京:化学工业出版社,1980.

[3]B4732-1995钢制压力容器分析设计标准S].北京:全国压力容器标准化技术委员会,1995(本文文献格式:赵婷,张亚新,赵静,等.耦合作用下的甲烷化反应器的疲劳分析[J].广东化工,2014,41(11):20-22)

文章引自《广东化工》2014年第11期

作者：李早科，胡浩，费丽爽，曹琪弦

铝合金激光焊接最新技术有哪些？

1 序言

铝合金具有较高的比强度、良好的耐蚀性，并且材料品种覆盖范围大，是优良的轻质结构材料，在汽车、轨道交通、航空航天及船舶等行业获得广泛应用。近年来，激光焊接作为高效率、低热输入、高柔性的高质量连接技术在国内市场获得越来越多的关注和应用。铝合金激光焊接技术的应用和发展主要受到三方面因素的影响：一是铝合金材料的发展，材料的焊接性与满足应用条件的强塑性、耐蚀性等性能提升；二是激光焊接工艺研究与焊接质量评估的成熟度；三是激光焊接设备，包括激光器的快速发展，以及激光束的输出形式、调控方式的多样化等。在上述基础上，针对不同行业、场景的应用需求，可供选择与搭配的激光焊接系统在成本和工艺上更具有灵活性和适用性。

2 铝合金激光焊接的难点

铝合金激光焊接受基体材料本身性质的影响存在较多难点，比如，液态铝表面张力低，造成激光深溶焊小孔坍塌而形成气孔；铝合金所含低熔点合金元素在激光焊接过程中被烧损，造成焊缝性能弱化；焊缝低熔点共晶合金元素成分易在冷却凝固过程中形成裂纹；热处理强化铝合金在焊接热循环作用下产生热影响区软化；液态铝表面张力低、固态铝热导率高，以及Al、Mg等元素易氧化造成焊缝表面成形差等。

此外，为降低铝合金激光焊对装配间隙的要求，并抑制焊缝裂纹的产生，通常采用激光填丝焊或激光电弧复合焊接技术。由于铝合金焊丝相对较软，所以需要确保从送丝嘴出来的焊丝的指向性，以避免焊丝未熔化、填充焊缝产生偏向等问题；同时，原始铝合金表面的氧化膜以及熔融铝新产生的氧化层均会对填充焊丝的铺展效果产生影响。

图1展示了铝合金激光焊接存在的部分工艺问题。

a）表面粗糙

b）氧化严重

c）内部气孔

d）纵向裂纹

e）铺展较差

f）焊丝未熔

g）成形偏向

图1?铝合金激光焊接存在的问题

3 铝合金激光焊接设备

早在20世纪70年代，即出现了关于铝合金激光焊接研究的报道，所用激光光源经历了CO2激光器和Nd:YAG激光器，目前占据应用市场主导地位的是光纤激光器、碟片激光器和半导体激光器。激光光源除了在激光光束质量、运行维护成本、功率输出稳定性、设备成本与轻型化等方面提升之外，根据实际焊接工艺需求，还发展出点环光斑、能量可调光斑等不同形式输出光束的激光器。比如，IPG公司的YLS-AMB系列光束模式可调光纤激光器，根据其官网资料，该激光器激光功率分布如图2所示。由图2可看出，激光束由中心光斑和环形光斑组成，中心光斑具有较高的能量密度，能够实现相对较大的熔深；环形光斑能量密度较低，具有稳定熔池、减少飞溅等作用。具有相似功能的激光器产品有相干激光公司的CSM-ARM可调节环模式光纤激光器与飞博激光公司“牛眼”光斑激光器等。同时，出现可以输出不同波长复合光束的激光器，如柯马LHYTE对光纤激光器与二极管激光器进行复合；创鑫激光推出HMB多波长复合激光器，兼具多波长与点环光斑输出能力。上述激光器输出光束的发展变化增强了激光焊接的应用能力，包括在抑制铝合金激光焊接气孔、改善焊缝成形等方面。

a）中心光束（50μm芯径：最高9kW；100μm芯径：最高12kW）

b）环形光束（外径300μm或600μm）

c）中心＋环形光束（最高25kW）

图2?IPG YLS-AMB 输出光束模式示意

另外，激光束经过光纤传输到使用终端之后，使用激光束进行焊接的方式也发生很多新的变化，除了双光束、激光与电弧复合等传统方式，还出现了以扫描振镜、光束摆动功能为代表的光束可控激光焊接头。这类产品的出现使常规的单光束激光在激光焊接工艺上形成了完全区别于传统工艺的新方向，极大地拓展了铝合金激光焊接的研究方向和应用范围。关于摆动光束激光焊接的研究表明，光束摆动将增加6系铝合金焊缝区等轴晶的体积分数，从而增强6061铝合金对接接头的韧性[1]，降低6016铝合金搭接接头的裂纹敏感性[2]。通过选择适当摆动光束焊接参数，可以消除5系铝合金对接[3]、搭接接头[4]焊缝气孔的产生。除了薄板铝合金，摆动激光被用于厚板铝合金激光填丝焊研究，实现130mm厚的5A06铝合金单道45层焊接，纵向焊缝平均气孔率为1%，无未熔合、裂纹等焊接缺陷[5]。激光器和激光头等产品的发展，对解决铝合金激光焊部分固有难题，促进铝合金激光焊技术应用起到了关键作用。

4 铝合金激光焊接应用与发展

铝合金激光焊在欧美被广泛应用于汽车、航空航天等先进制造业，如铝合金车顶与侧围激光钎焊、铝合金车门激光熔焊、空客客机机身下壁板铝合金T形结构激光填丝焊等典型应用。与传统的铝合金铆接方法相比，激光焊在提高生产效率、降低生产成本、减轻结构重量等方面，被证明是行之有效的技术方法。在国内，随着新能源汽车与轨道交通高速列车的快速发展，国产大飞机项目的实施，以及激光装备集成技术与激光焊接配套传感检测技术的成熟应用，铝合金激光焊接形成以新能源汽车产业为主的应用状态，在铝合金列车车体与飞机壁板激光焊接方面则主要处于技术研发、验证测试、产品试制等阶段，距规模化应用尚存在一定距离。

4.1 新能源汽车铝合金电池壳激光焊

在新能源汽车产业，由于电池包重量增加对结构轻量化提出了更高的需求，所以与成本较高的碳纤维增强复合材料和密度较高的高强钢相比，铝及铝合金毫无疑问地成为各类电池壳结构的首选材料，从电芯壳体与极耳、模组与连接体，到电池托盘，铝合金板材、型材，以及铸造铝合金均获得了广泛应用。

方壳电芯是铝合金激光焊接应用最普及的产品，包括壳体封口、防爆阀、极柱、注液孔及软连接等，所用材料包括纯铝和3系铝合金，焊接性良好，尤其在使用摆动激光焊接工艺下，形成几乎无缺陷、满足了密封条件的焊接接头。上述工艺采用常规光纤激光器与扫描振镜焊接头，即可实现高质量、高效率激光焊接。目前，已在市场上形成完备的定制化激光焊接生产线装备。

新能源汽车电池模组与电池托盘个性化程度高，主要使用强度较高的6系铝合金，部分使用5系铝合金，当前主要采用MIG焊接工艺和搅拌摩擦焊技术。根据产品不同的需求和设计特点，大致存在三种类型。

第一种是非承力模组电池壳，其特点是存在板厚≤1.5mm的铝合金板，并且对整体结构无密封要求，以搭接穿透焊、对接、搭接角焊等形式实施焊接，采用单激光或者摆动激光即可满足熔深、熔宽需求。此类产品要求相对简单，因此工艺难度不大，已经获得生产应用，主要由激光头厂家、激光系统集成商提供技术方案。但是，由于采用单激光焊，对产品装配间隙要求较高，所以焊接质量一致性受来料尺寸精度和装夹工序影响较大。

第二种是产品有密封要求，某些要求须承受一定时间的保压压力条件，板料厚度通常在3~5mm，与铝合金型材组装，涉及到对接、角接、搭接等形式。由于产品尺寸与电池托盘相比较小，服役条件也相对较低，所以生产厂与使用方均有意将焊接工艺从MIG焊升级为激光焊。目前，处于激光焊接工艺探索与测试阶段，主要由科研院所、激光器供应商、零部件厂家合作实施。

第三种是产品承受外力载荷的电池托盘，目前主要由铝合金型材拼接的底板和型材边框组成，型材壁厚2mm左右，底板拼接厚度5~8mm，底板与边框采用MIG焊，部分产品采用铸造铝合金来获得底板与边框一体结构。受制于MIG焊和搅拌摩擦焊较低的效率、较大的变形，以及搅拌头的耗材成本投入，生产厂家希望引入高效率、高质量的激光焊接技术。但是，电池托盘结构相对复杂，产品设计对激光焊接工艺特性考虑不足，底板拼焊对接头强度要求较高，诸多因素限制了激光焊接技术的应用。目前，相关铝合金激光焊接技术开发主要在科研院所和部分产品设计厂家进行。

第二种与第三种产品由于板料厚度较大、6系铝合金材料存在裂纹倾向，因此可以采用激光填丝焊或者激光电弧复合焊工艺，除了激光焊接工艺本身面临的难题，激光焊接的接头质量以及激光焊接产品质量的检测评估方法和标准还有待同步开发。

4.2 新能源汽车车身铝合金激光焊

铝合金激光焊接技术在汽车车身上应用最成熟的是激光钎焊与车门激光熔焊。铝合金激光钎焊主要应用于铝合金车顶与侧围焊接、铝合金行李箱盖焊接，在合资品牌凯迪拉克CT6、自主品牌蔚来ES8等车型均有应用。激光钎焊对激光头的功能要求很高，除了焊丝的指向性，还需要具备焊接过程中寻位、根据样件起伏调节焦点与焊丝位置、监测焊后焊缝表面质量等，以满足车顶、行李箱盖等外观件对高表面质量的需求。铝合金车门激光熔焊应用较普遍，通常使用扫描振镜焊接头实施，包括搭接穿透焊接与搭接角焊缝焊接，由于液态铝表面张力低，且板料厚度相对较薄（1.2 mm左右），因此实际应用中容易出现焊穿、突刺等成形不良的问题，如图3所示。基于此，提升批量生产制造中的焊接质量是铝合金激光焊接需要考虑的应用要素。

图3?某款车门激光熔焊焊缝背面塌陷、表面突刺等成形不良问题

4.3 轨道交通列车铝合金车体激光焊

近年来，我国轨道交通制造业发展迅速，随着高速列车发展，列车车体用材料朝着轻质化、免维护发展，目前主要包含碳素钢、不锈钢、铝合金等。其中，不锈钢叠层激光焊接技术已经被应用于地铁生产制造中，取代电阻点焊方法[6，7]。关于碳素钢激光焊，中车唐山机车车辆公司与中国科学院上海光学精密机械研究所合作，开发碳素钢激光焊接技术[8]，目前在等厚、不等厚、T形接头激光焊接方面已经实现工艺突破，并完成侧墙结构件试制。车体铝合金材料主要采用搅拌摩擦焊技术，材料以6系铝型材为主。在铝合金激光焊接方面，中车四方机车车辆股份有限公司针对高速磁浮长大薄壁铝合金车身中的地板、车顶、侧墙三大部件，以及夹层端板组成等中小部件开展了激光电弧复合焊接技术的研发与样件试制，实现了激光电弧复合焊接技术在时速600km/h高速磁浮列车中的开创性应用。采用激光焊接明显提高了车体制造精度，提升了生产效率，降低了后续加工及维护等生产成本，具有广阔的推广应用前景。

4.4 飞机铝合金壁板结构激光焊

航空飞机轻量化对减少燃油消耗、提升续航里程、延长飞机寿命等具有重要作用。与钛合金、碳纤维复合材料相比，铝合金成本相对较低，因此在飞机机身制造中，铝合金应用占有较大的比例，主要以7系、6系、2系铝合金为主。在机身壁板蒙皮与桁条连接应用中，传统方法使用铆接技术，蒙皮与桁条采用搭接结构。由于铆钉与桁条搭接边产生了额外的重量，并且生产效率较低，所以将桁条与蒙皮改为T形结构，并且通过左右两侧分别同步实施激光填丝焊，取代搭接边与铆钉，对减轻机身重量、提高连接效率、降低制造成本效果明显。比如，空客A380机型中8张壁板采用双侧激光同步焊接技术制造，降低机身重量10%[9]。当前生产应用中，实施激光焊接的材料主要是6系铝合金，国内在铝合金T形结构的应用研究上聚焦于应用前景较大的铝锂合金双侧激光焊接工艺研究，并进行了样件试制。但是，铝锂合金激光焊接存在接头软化、腐蚀，以及焊缝气孔、裂纹等影响接头性能的关键问题需要解决。

5 结束语

铝合金激光焊接技术的应用与发展取决于铝合金材料、激光焊接工艺与焊接设备的创新，通常需要根据实际应用特点进行专门的工艺研发、性能评估与装备搭建，特别是轨道列车、航空飞机等大尺寸结构件，从技术研究到生产应用需要数年甚至十几年时间。当前，铝合金激光焊接技术主要应用在材料焊接性相对较好、服役条件相对简单的情况下。航空用新型铝锂合金、高强度7系铝合金激光焊接面临着更加复杂的焊接冶金问题，船舶、压力容器等行业铝合金厚板结构激光焊接则需要解决工艺和装备问题，如何实现焊接性相对较差的高性能铝合金激光焊接，以及铝合金厚板复杂结构高效激光焊接，是铝合金激光焊接技术的发展方向。焊接设备国产化、产品的稳定性以及其在焊接应用中的适应能力，是铝合金激光焊接技术另一个发展方向。

Huck铆钉在铝合金车身上的应用

在现代铝合金客车车身生产中，铆接、螺栓连接和焊接是主要的3种连接方式。

铝合金结构车身焊接时，不仅易导致骨架变形，而且易产生气孔、咬边、裂纹、未熔合等诸多缺陷，工艺技术难度大，对操作人员的专业技能要求偏高。

根据有关资料介绍，矫正铝合金焊接变形的工时约占制造车体全部工时的20%左右。螺栓连接车身精度较差，生产效率低，扭矩检测困难，且车身结构在振动或交变荷载作用下，螺纹容易变形，使螺栓连接松动。

铆接车身无应力变形，无需矫正工序，无需检测扭矩工序，工艺技术简单，对操作人员的专业技能要求低，同时其制造车间节省能源、减少污染、绿色环保。

目前，国内众多客车厂也相继开发出全铝合金铆接车身，如申龙SLK6109、海格KLQ6762、申沃SWB6108、金港ZJG6140 等。

铆接技术虽然优势明显，但受其结构设计、力学性能、作业空间等方面的制约，其在铝合金车身上的应用还不能完全取代焊接。

01 Huck 铆钉的特点和分类

Huck 铆钉包括钉杆和钉套 2 个部件，钉杆又包括钉头、锁紧槽、断颈槽、尾段( 枪爪槽) 4 个部位，如图1所示。

图1 Huck 铆钉的结构

与传统螺栓利用扭力旋转产生紧固力不同，采用特有的环槽锁紧、环槽断裂技术，在外界拉力下，拉伸钉杆挤压钉套产生塑性变形，靠变形部位夹紧基材实现可靠的紧密连接，如图2所示。

此结构具有高夹紧力和高抗剪力性能，从根本上解决了普通紧固件在振动情况下松动的问题。同时具有更高的精度、更高的生产效率、优异的抗振及抗疲劳性。

在国内外许多需要螺栓连接或焊接的建筑、汽车、铁路、船舶、航天结构上都使用了大量的 Huck 铆钉，以降低螺栓连接或焊接的应用比重。

图 2 拉力与位移曲线

目前应用在铝合金客车车身上的 Huck 铆钉按放钉方式分为双面盲拉铆钉和单面盲拉铆钉两大类。双面盲拉铆钉先从基材背面放入铆钉，再从基材正面拉铆;

单面盲拉铆钉既从基材正面放入铆钉，也从基材正面拉铆。按结构形式，Huck 铆钉可分为环槽铆钉、拉丝抽芯铆钉和哈克博姆铆钉 3 种类型，在国外又被分别称做 HuckBolt、Magna－Lok 和 Huck BOM。

环槽铆钉( HuckBolt) ，又称哈克钉，由一个钉套和一个钉杆两个独立的部件组成，属于双面盲拉铆钉。

环槽铆钉利用胡克定律原理，经由拉铆钉专用设备，在单向拉力的作用下，拉伸钉杆并推挤钉套，结构件被压紧后，将内部光滑的钉套挤压到钉杆凹槽使钉套和钉杆形成 100%的过盈配合，达到设计夹紧力后，钉杆断颈槽拉断完成铆接，如图 3 所示。

环槽铆钉抗剪力高、抗拉力高，铆接范围大( 铆接厚度 3. 5 ～ 30 mm) ，但在作业空间狭窄的结构中，操作不如单面盲拉铆钉方便。

图3 环槽铆钉铆接原理

拉丝抽芯铆钉( Magna－Lok) 属于单面盲拉铆钉， 与环槽铆钉结构不同，在单向拉力的作用下，钉杆拉伸向上，使钉杆尾端较粗部分进入钉套中。

将钉套逐渐挤压增粗并填满钉孔，结构件被压紧后钉杆上的环形凹槽推入钉套的环形凸台内锁止，达到设计夹紧力后，钉杆断颈槽拉断完成铆接，如图 4 所示。

拉丝抽芯铆钉成本低，操作方便，但力学性能较差，其抗剪力和抗拉力分别为环槽铆钉的 0. 8 倍和 0. 7 倍，铆接厚度范围小( 铆接厚度为 1. 5 ～ 16 mm) 。

图4 拉丝抽芯铆钉铆接原理

哈克博姆铆钉( Huck BOM) 同属于单面盲拉铆钉，不但具有环槽铆钉永不松动的结构特点，同时具有拉丝抽芯铆钉单面放钉的优势。

在单向拉力的作用下，拉伸钉杆并推挤钉套，使钉套尾端变形形成墩头，结构件被压紧后，将内部光滑的钉套挤压到钉杆凹槽 使钉套和钉杆形成 100%的过盈配合，达到设计夹紧 力后，钉杆断颈槽拉断完成铆接，如图 5 所示。

哈克博姆铆钉力学性能较高，抗剪力和抗拉力分别为环槽铆钉的 1. 6 倍和 1. 3 倍，可在作业空间狭窄的结构中取代环槽铆钉的应用，但采购成本过高，是环槽铆钉的 3 倍。

图5 哈克博姆铆钉铆接原理

02 Huck铆钉在铝车身上的应用

铝合金型材具有较高的比强度，虽然弹性模量低，但有很好的挤压性，能得到复杂截面的构件，从结构上能够补偿铝合金车身单个零部件的刚度;

同时 Huck 铆钉的高夹紧力、高抗剪切力、永不松动的特点，钉杆在铆接过程中，随着拉力增大，断颈槽部位最先超过材料的屈服极限而断裂，其他部位并不产生塑性变形。

这种结构的钉杆允许用高强度的材料制造，从而可提高铝合金车身各个零部件之间的连接强度。Huck 铆钉结合 6061－T6 态铝合金型材的客车车身结构，在国外已广泛应用。

某客车公司设计的 14 m 机场摆渡车在原有成熟的钢车身上的基础上，改进为采用 80%占比的铝合金铆接结构，20%占比的氩弧焊接结构，如图 6 所示。

图6 某客车六大片骨架结构

铝合金车身的前、后围骨架因弧形结构，接头互不垂直，连接件设计困难，无法应用铆接，采用氩弧焊焊接而成；车身的顶盖骨架、侧围骨架全部采用 Huck 铆钉铆接而成；

底盘骨架不做改动，仍采用 Q345B 普通矩形钢管焊接而成; 车身五大片合装、车身与底盘合装通过 Huck 铆钉铆接。

同时结合 UG 有限元分析，对合装区域的铆钉逐个建立接触分析，充分模拟铆接车身的水平弯曲、紧急制动、紧急转弯、极限扭转等工况，对铆钉的强度进行逐个校核，保证铝合金车身骨架的铆接强度和刚度达到使用要求。

设计优化后，铝合金车身骨架共有环槽铆钉1232 颗、拉丝抽芯铆钉1748 颗、哈克博姆铆钉 96 颗，实际制造车体时一颗 Huck 铆钉铆接时间为 3 ～8 s，从铝型材下料到六大片骨架合装的总工时为 80 h，相对于钢车身焊接骨架总工时 230 h( 含 16 h 矫正焊接变形工时) ，生产效率提高近 3 倍。

钢车身重 2 t ( 不含底盘骨架) ，整备质量 12. 5 t，铝合金铆接车身骨架重 920 kg，整备质量 11 t，骨架减重 54%，整车减重 12%，轻量化效果显著。

样车已于2014 年通过了载荷试验、转向性能试验、结构静应力试验、结构动应力试验、抗风稳定性试验、5000 km 可靠性测试等，结果显示铝合金铆接车身结构稳固、车身性能安全。该产品目前已在上海浦东机场安全运行 4 年。

03 结束语

目前，在铝合金焊接技术不成熟、焊接变形量大、工艺装备成本投入过高的背景下，铆接技术操作简单、高效，不用消除内应力，且 Huck 铆钉作为一种高夹紧力、高抗剪切力、永不松动的连接结构，可部分取代焊接，必然在我国客车制造行业得到广泛应用。

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